探秘NodeJs·NodeJs的进程

探秘NodeJs·NodeJs的进程之谜

什么是进程

进程是操作系统分配资源的最小单位。进程是应用程序的执行副本。

进程总体来说都是存在于内存当中的，当然，当我们的设备内存不足的时候，操作系统可能会使用虚拟内存技术，将非进行中的进程交换到硬盘当中，用以满足设备内存不足时进行中进程运行需求。

启动应用程序流程

应用程序（磁盘） -> 进程（内存）

启动应用程序时操作系统会做些什么

在启动应用程序的过程中，操作系统将会给进程分配以下资源：

• 用户和组：是哪个用户、组启动的进程

• 目录资源：

  • 进程的工作目录

    进程工作目录即执行应用程序的的目录，也就是开启进程的目录。如下图，我们开启了一个nodejs的进程，那么，使用process.cwd()就可以看到进程的工作目录。

    

  • 进程的可见目录

• 文件资源

  • 设备资源
  • 网络资源
  • 数据资源
  • 代码资源
  • ...

• 主线程

  • 注意：进程是不能执行程序的。执行程序的是线程。操作系统会给每一个进程分配一个主线程，然后进程还可以分配其他线程

NodeJs的进程

Node.js的进程也是进程，进程下有很多的线程。进程是Node引擎执行的副本，是操作系统分配资源的最小单位。在NodeJs中由很多线程一起完成执行程序的任务。

• NodeJs进程也有主线程
• NodeJs进程也可以使用多线程（只不过不允许用户使用。因此网络上说NodeJs是单线程实际上描述是不准确的，准确的说法是："NodeJs本身是多线程的，但是只对用户开放单线程"）
• NodeJs进程有工作目录
• NodeJs进程可以拥有文件资源
• ...

总而言之，操作系统给进程的资源，NodeJs进程也都能享受到，操作系统不给进程的，NodeJs进程也没有。从这个层面上看，其实NodeJs进程和Java、Python进程没什么区别。

NodeJs的线程模型

进程是分配资源（系统资源）的，线程是执行程序的

为什么不设计一个"既可以分配资源，又可以执行程序的模型呢？这样进程和线程的概念不就统一了吗？"

其实，在操作系统设计的早期，确实是这么设计的。但是随着时代和技术的发展，一个应用能干的事情越来越多，而创建和销毁进程是比较耗费时间和资源的，因此，才会在进程下面设计了线程的概念，允许一个进程同时开启多个线程完成多项任务，而线程只需要执行程序相关的资源即可，创建和销毁的耗时和资源都比进程小很多。

线程之间本身是共享内存的，因此，创建一个新线程不需要像创建进程一样需要去申请内存空间，而是彼此共享同一个进程所申请的内存空间。

以下为线程执行程序相关的资源：

• 程序计数器：用来标记程序执行到哪一行了
• 栈：用于存储执行程序的中间结果
• （虚拟）寄存器：用于辅助计算以及控制

形象的说：进程如果是秒级的，那么线程就是毫秒级的

那么，问一个问题：NodeJs是单进程吗？

其实，并没有单进程的说法，只有单线程，进程作为应用程序执行的副本，本身就是一个完整的整体，所以也没有多进程的说法。

再问一个问题：NodeJs是单线程吗？

NodeJs不是单线程的，在NodeJs内部有很多个线程。但用户执行的NodeJs程序只会运行在一个线程当中。

我们平时经常使用的定时器，如：setTimeout，之所以能够不阻塞主线程的其他代码，异步执行，就是因为NodeJs引擎为setTimeout单独开启了一个新的线程用于处理其中的任务。

总结一下：线程的本质是抽象需要并行（concurrent）执行的任务，比如说：

• 浏览器的渲染
• 用户操作界面
• 发送网络请求

以上三个任务，其实我们完全可以让他们并行的执行，这样，在用户操作界面时，同时也可以进行浏览器渲染和发送网络请求的任务。

在NodeJs中，每做一件需要操作系统支持的事情，就会使用一个单独的线程。比如说：

• 读取文件
• 发送网络请求
• 定时器
• ...

为了防止线程过多，在NodeJs中有一个线程池用于处理需要操作系统支持的行为。

因此，其实我们可以把上面所说所有跟操作系统有关的事情，都开成一个"外部服务"，而其他与操作系统无关的事情都是在一个线程中执行的。那么我们就可以把用户执行的程序看做是"单线程 "的。因为所有单线程无法完成的任务，都由NodeJs引擎开启的其他线程处理了。

NodeJs为什么不给用户提供多线程能力

NodeJs是IO密集型的应用，我们经常在做的事情都是在读取写入文件或请求发送接口。我们不会用NodeJs去做一些计算密集型的任务，如：图像识别、神经网络计算等。即使目前市面上存在的一些用于神经网络计算的js框架，也仅仅是作为连接桥连接底层C或C++之类其他语言写的核心服务。因此，NodeJs其实并不需要给用户提供多线程的能力。

NodeJs的事件循环模型

我们都知道，在浏览器中也存在事件循环的概念，那么，浏览器中的事件循环跟NodeJs中的事件循环有什么区别吗？

我们先来看一下NodeJs中事件循环的示意图：

以下为浏览器事件循环的示意图：

我们可看到，两者本质上并没有什么区别。

那么，**事件循环（Event Loop）**到底是什么呢？

• 它是一个单线程的程序（用户程序+Event Loop是一个单线程程序，而涉及操作系统的功能则会开一个新的线程处理）
• 它是驱动 javascript 程序执行的动力源

Event Loop 赋予了原本单线程的用户程序并发的能力，它将单线程的执行拆分了很多任务

我们通常将用户程序称为：主栈程序（Main Stack）,本质上，事件循环和用户程序在同一个线程中执行，因此也是发生在主栈上。

而定时器、网络请求、数据库操作、文件操作等都是发生在线程池上的。

宏任务与微任务

浏览器会先执行主栈任务，当主栈没有有要执行的任务时，会进入消息循环，有任务先执行宏任务，任何一个宏任务执行完都检查有没有微任务。

总体来说，宏任务是由宿主发起的，而微任务使用JavaScript发起的